เลนส์นูนทำให้รังสีแสงคู่ขนานที่มีความยาวคลื่นต่างกันมารวมกันที่จุดต่างๆหรือไม่?

ฉันเริ่มศึกษากล้องและเลนส์ โดยการอ่านคำอธิบายและการดูวิดีโอบนเลนส์นูนฉันได้เรียนรู้ว่าพวกเขาทำให้รังสีแสงคู่ขนานมาบรรจบกันเป็นจุดเดียวที่เรียกว่าจุดโฟกัส

ตอนนี้ตามกฎของ Snell แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน (เช่นสีต่างกัน) นั้นหักเหด้วยมุมที่ต่างกัน สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าสีที่ต่างกันมีจุดโฟกัสที่ต่างกัน

เลนส์นูนทำให้รังสีแสงคู่ขนานที่มีความยาวคลื่นต่างกันมารวมกันที่จุดต่างๆหรือไม่?

ใช่. การแยกความยาวคลื่นที่แตกต่างของแสงที่เรียกว่าการกระจายตัว ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของหักเหแสงในมุมที่แตกต่างกันเพราะดัชนีหักเหของกลางโปร่งใสเป็นความถี่ขึ้น เรามักจะอธิบายวัสดุที่แตกต่างกันเช่นแก้วมงกุฎ, กระจกหิน, เพชร, น้ำ, เป็นต้นว่ามี "ดัชนี" การหักเหของแสง แต่ดัชนีเอกฐานเป็นเพียงตัวแทนของการหักเหที่ความยาวคลื่นเดียว ตัวอย่างเช่นในรายการดัชนีหักเหของวิกิพีเดียดัชนีวัสดุจำนวนมากระบุไว้ที่ความยาวคลื่น 589.29 นาโนเมตร

^{พล็อตดัชนีหักเหเทียบกับความยาวคลื่นของแว่นตาต่างๆ การกระจายตัวของวัสดุนั้นเป็นความลาดเอียงของเส้นผ่านดัชนีการหักเหของแสงที่ขอบเขตของพื้นที่สีเทา (ความยาวคลื่นแสง) สำหรับวัสดุเฉพาะ โดยDrBobจากวิกิพีเดีย CC BY-SA 3.0}

ปริมาณหนึ่งของปริมาณการกระจายตัวในตัวกลางการหักเหแสงโดยเฉพาะเรียกว่าหมายเลข Abbeของวัสดุนั้น ตัวเลข Abbe โดยประมาณคืออัตราส่วนของดัชนีการหักเหของวัสดุในความยาวคลื่นสีเหลืองโดยเฉพาะกับความแตกต่างระหว่างดัชนีการหักเหของแสงที่ความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีแดงโดยเฉพาะ ยิ่งเลข Abbe สูงเท่าใดการกระจายของวัสดุก็จะน้อยลงเท่านั้น

การกระจายตัวเป็นสาเหตุของความคลาดสีตามยาวในเลนส์ (ดูเพิ่มเติมความผิดปกติของสีคืออะไร ) เช่นนั้นความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกันถูกนำมาโฟกัสที่ความยาวโฟกัสต่างกัน

^{แผนภาพแสดงให้เห็นถึงความผิดปกติยาวสีโดยDrBobจากวิกิพีเดีย CC BY-SA 3.0}

นี่คือการแก้ไขโดยการแต่งงานสองชิ้น (หรือมากกว่า) แก้วที่มีหมายเลข Abbe ที่แตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น achromatic doublet ใช้องค์ประกอบ Crown glass convex กับองค์ประกอบเว้าแก้วฟลินท์เพื่อลดความผันแปรของความยาวโฟกัสของความยาวคลื่นแสงแสง

^{achromatic doublet แก้ไขความผิดเพี้ยนของสีโดยDrBobจากวิกิพีเดีย CC BY-SA 3.0}

องค์ประกอบการแก้ไขอื่น ๆ ที่มีอยู่เช่นapochromatsและsuperachromats

แสงจากวัตถุระยะไกลเช่นดวงดาวมาถึงเลนส์ราวกับรังสีคู่ขนาน พวกเขาถูกบังคับให้เปลี่ยนทิศทางของพวกเขา พวกมันงอเข้าด้านในเราเรียกการหักเหนี้จากภาษาละตินว่า เราสามารถวาดร่องรอยของรังสีเหล่านี้ พวกเขาติดตามรูปร่างของกรวย สิ่งที่เราพบคือปลายของกรวยแสงสีม่วงใกล้กับเลนส์จากนั้นสีเขียวสีเหลืองสีส้มสีแดง ฯลฯ ในคำอื่น ๆ ภาพจะเกิดขึ้นล่อง แต่แต่ละสีที่ระยะทางที่แตกต่างกัน แย่ที่สุดระยะฉายภาพสีแดงที่ใหญ่ที่สุดนั้นใหญ่กว่าภาพสีน้ำเงิน เราไม่สามารถมุ่งเน้นไปที่ แต่ในเวลาหนึ่งสี ส่วนสีอื่นนั้นไม่อยู่ในโฟกัส เราเรียกความผิดเพี้ยนของสีนี้ (ข้อผิดพลาดของสี)

สิ่งที่ฉันเพิ่งอธิบายเรียกว่าความผิดปกติของสีตามยาว เราสามารถลดสิ่งนี้ได้ด้วยการสร้างเลนส์โดยประกบสองเลนส์เข้าด้วยกันโดยแต่ละอันมีความผิดเพี้ยนของสีตรงกันข้าม เราใช้ doublet achromatic (ภาษาอังกฤษสำหรับโดยไม่มีข้อผิดพลาดสี) เลนส์นูน (กำลังบวก) ที่แข็งแกร่งรวมกับขั้วลบอ่อน (เว้า) นอกจากนี้แก้วที่ใช้จะแตกต่างกันสำหรับแต่ละ การจัดเรียงดังกล่าวนำสีแดงและสีม่วงมารวมกัน เรายังไม่เสร็จ

เรานำสีแดงและสีม่วงมารวมกัน แต่เส้นทางของพวกเขาผ่านระบบเลนส์ยังคงมีความยาวแตกต่างกันดังนั้นความยาวโฟกัสของแต่ละเลนส์นั้นสั้นลงเล็กน้อย (ต่างกัน) สิ่งนี้เรียกว่าความผิดปกติสีตามขวาง ผลของความแตกต่างทางยาวโฟกัสนี้เมื่อเราดูดาวเราจะเห็นวัตถุที่ล้อมรอบด้วยสายรุ้งสี

ตอนนี้เราไปทำงานโดยใช้เลนส์หลาย ๆ ตัวและเราสามารถบรรเทา แต่ไม่สามารถกำจัดความคลาดสีทั้งหมดได้ อย่างไรก็ตามเลนส์กระจกมีสีเงินอยู่ด้านนอกของกระจก แสงไม่จำเป็นต้องขวางแก้วของวัตถุทรงพลัง (เลนส์หลัก) ดังนั้นพวกเขาเป็นอิสระจากความผิดปกติของสี

อย่าคิดว่าเป็นอย่างนั้น ทั้งหมดและทั้งหมดมีความผิดปกติของโมโนโครมอีกห้าตัวที่จะจัดการกับ

ใช่. นี่คือสาเหตุของความผิดปกติสี มันเกิดขึ้นสองวิธีจริง ๆ แล้ว ความผิดปกติของสีตามแนวแกน (หรือที่รู้จักกันในชื่อ longitudinal CA) เกิดขึ้นเนื่องจากความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมุ่งเน้นที่ระยะทางต่างกัน ความผิดเพี้ยนของสีในแนวขวาง (หรือ CA ด้านข้าง) เกิดขึ้นเนื่องจากความยาวคลื่นที่แตกต่างกันถูกขยายและบิดเบือนแตกต่างกัน

แต่เลนส์กล้องไม่ใช่เลนส์ธรรมดา - มันเป็นการผสมผสานที่ซับซ้อนขององค์ประกอบต่าง ๆ ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อลดความผิดปกตินี้และความผิดปกติอื่น ๆ (ดูที่คุณสมบัติคุณภาพของภาพใดที่ทำให้เลนส์ดีหรือไม่ดีสำหรับตัวอย่างอื่น ๆ )

มองหาเลนส์ที่กำหนดเป็นachromaticหรือapochromaticเป็นตัวบ่งชี้ว่าการออกแบบเน้นไปที่การลดความผิดเพี้ยนของสีโดยเฉพาะในบางครั้งด้วยชื่อเลนส์ที่มีสิ่งต่าง ๆ เช่น "APO"